Přístupnostní navigace
E-application
Search Search Close
Project detail
Duration: 01.06.2017 — 31.05.2020
Funding resources
Územně samosprávní celek - SoMoPro- whole funder (2017-07-19 - 2020-05-31)
On the project
Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are biodegradable thermoplastic polymers produced by microorganisms with a large applicability. However, the larger industrial application is limited by technical and economic factors. The goal of the project is to pursue a target leap driven forward with production of PHA using spent coffee grounds (SCG) and grape pomace (GP) biomass as a cheap carbon feedstock. This project is a unique possibility to enlarge knowledge of the biotechnological research of the team of prof. Marova by bringing know-how concerning modification of biopolyesters, improve their thermal stability by the incorporation of polyphenols and thus enable their melting processing without the massive degradation. The thermal stability directly influences the final mechanical properties and application of processed bioplastics. Processing of PHA-based bioplastics is another important goal of this project. PHA is highly hydrophobic polymer applicable to medicine, pharmacy as well as to agriculture and other industries. Formulation of final products is complicated by hydrophobicity and poor solubility of PHA. Thus, some parts of SCG and GP waste material could be tested as a filler or additive to prepare functionalized PHA-based materials as micro- and nanoparticles and fibres. The challenge of this project is to follow the principle of a circular economy and with balanced ecological and economic aspects. The implementation of research results gained from this project will enable South Moravia to begin processing of valuable plastic products based on waste produced by wine and coffee production and/or consumption. It will support higher economic and ecologic added value as well as competiveness for companies in South Moravia and therefore an establishment and protection of jobs. Similarly, the training of the Somopro scholarship applicant with the newest biotechnological methods available by the host institute will help to conduct the planned interdisciplinary research. This work was funded through the project SoMoPro (project No. 6SA18032). This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under the Marie Skłodowska-Curie, and it is co-financed by the South Moravian Region under grant agreement No. 665860.
Description in CzechPolyhydroxyalkanoáty (PHA) jsou biologicky rozložitelné mikrobiální termoplastické polymery se širokým rozsahem použitelnosti. Nicméně, reálný rozsah průmyslových aplikací je v současné době výrazně omezen technickými a ekonomickými faktory. Cílem projektu je využití odpadů z výroby kávy (SCG) a z vinařství (GP) jako levných zdrojů uhlíku na výrobu PHA polymerů. Tento projekt poskytuje jedinečnou možnost rozšířit poznatky z dosavadního biotechnologického výzkumu týmu prof. Márové o know-how týkající se modifikací biopolyesterů za účelem zlepšení jejich tepelné stability (např. přídavkem polyfenolů) a tím umožnit jejich tepelné zpracování bez masivní degradace. Tepelná stabilita PHA polymerů přímo ovlivňuje jejich výsledné mechanické vlastnosti a tím i použití. Dalším důležitým cílem tohoto projektu je modifikace chemické struktury bioplastů na bázi PHA. Polyhydroxyalkanoáty jsou vysoce hydrofobní polymery využitelné v různých „low-end“ (fólie) i „high-end“ (biomateriály) aplikacích například v lékařství, farmacii, v zemědělství a v dalších průmyslových oblastech. Příprava finálních produktů je však komplikována vysokou hydrofobicitou a špatnou rozpustností polymeru. Proto budou některé frakce izolované z SCG a GP odpadů testovány jako potenciální plniva nebo přísady pro přípravu funkcionalizovaných PHA mikro- a nanočástic a vláken. Cílem předloženého projektu je respektovat princip cirkulárního uzavřeného hospodářství s dobře vyváženými ekologickými a ekonomickými aspekty. Výsledky získané řešením předloženého projektu umožní využití regionálních odpadních surovin pocházejících z výroby vína a kávy k produkci a aplikaci mikrobiálních bioplastů v širším až průmyslovém měřítku. Projekt navíc povede k dosažení vyšší ekonomické a ekologické přidané hodnoty produkce, jakož i ke zvýšení konkurenceschopnosti firem na jižní Moravě, a může tak přispět k vytváření většího počtu pracovních míst. Navíc projekt umožní žadateli o stipendium SoMoPro rozšíření jeho znalostí o nejnovější biotechnologické postupy, které jsou zavedeny a využívány v rámci hostitelské instituce. Tím budu podpořeny a s vysokou pravděpodobností i naplněny stanovené cíle předloženého interdisciplinárního výzkumu. Táto práce byla podpořená projektem SoMoPro (projekt č. 6SA18052). Tento projekt získal finanční prostředky z programu pro výzkum a inovace Horizont 2020 Evropské únie v rámci akci Marie Sklodowska-Curie a je spolufinancován Jihomoravským krajem dle grantové dohody č. 665860.
KeywordsPolyhydroxyalkanoates, coffee waste, winery waste, biotechnology, thermal stability
Mark
SoMoPro 6SA18032
Default language
English
People responsible
Márová Ivana, prof. RNDr., CSc. - fellow researcherKovalčík Adriána, prof. Ing., Ph.D. - principal person responsible
Units
Materials Research Centre- beneficiary (2017-08-21 - not assigned)
Results
K. Meixner, A. Kovalcik, E. Sykacek, M. Gruber-Brunhumer, W. Zeilinger, K. Markl, C. Haas, I. Fritz, N. Mundigler, F. Stelzer, M. Neureiter, W. Fuchs, B. Drosg. Cyanobacteria Biorefinery — Production of poly(3-hydroxybutyrate) with Synechocystis salina and utilisation of residual biomass. Journal of Biotechnology, 2018, vol. 265, no. 1, p. 46-53. ISSN: 0168-1656.Detail
KOVALČÍK, A.; PERNICOVÁ, I.; OBRUČA, S.; SZOTKOWSKI, M.; ENEV, V.; KALINA, M.; MÁROVÁ, I. Grape winery waste as a promising feedstock for the production of polyhydroxyalkanoates and other value-added products. FOOD AND BIOPRODUCTS PROCESSING, 2020, vol. 124, no. 1, p. 1-10. ISSN: 0960-3085.Detail
KOVALČÍK, A.; KUČERA, D.; MATOUŠKOVÁ, P.; PERNICOVÁ, I.; OBRUČA, S.; KALINA, M.; ENEV, V.; MÁROVÁ, I. Influence of removal of microbial inhibitors on PHA production from spent coffee grounds employing Halomonas halophila. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2018, vol. 6, no. 2, p. 3495-3501. ISSN: 2213-3437.Detail
KOVALČÍK, A.; MATOUŠKOVÁ, P.; KUČERA, D.; OBRUČA, S.; MÁROVÁ, I. Why Polyphenols Present in Spent Coffee Grounds Inhibit the Growth of Bacteria Producing Polyhydroxyalkanoates?. EUBCE 2018, 26th EUROPEAN BIOMASS CONFERENCE & EXHIBITION, 14-17 MAY CONFERENCE & EXHIBITION, COPENHAGEN, DENMARK, BELLA CENTER, CONFERENCE PROGRAMME. EUBCE 2018. ETA-Florence Renewable Energies, 2018. p. 20-20.Detail
KOVALČÍK, A.; MATOUŠKOVÁ, P.; KUČERA, D.; OBRUČA, S.; MÁROVÁ, I. WHY POLYPHENOLS PRESENT IN SPENT COFFEE GROUNDS INHIBIT THE GROWTH OF BACTERIA PRODUCING POLYHYDROXYALKANOATES?. In Papers of the 26th European Biomass Conference. Setting the course for a biobased economy. Extracted from the Proceedings of the International Conference held in Copenhagen, Denmark, 14 - 17 May 2018. EUROPEAN BIOMASS CONFERENCE AND EXHIBITION PROCEEDINGS. Florence, Italy: ETA - Florence Renewable Energies, 2018. p. 960-964. ISSN: 2282-5819.Detail
KOVALČÍK, A.; PERNICOVÁ, I.; KUČERA, D.; OBRUČA, S.; MATOUŠKOVÁ, P.; KUNDRÁT, V.; MÁROVÁ, I. Properties of biogenic PHA nanofibrous materials originated from strains Burkholderia species and Pseudomonas species using grape pomace medium. Program Agenda & Abstracts, 25th Annual Meeting of the BioEnvironmental Polymer Society, August 15-17, 2018, Rensselaer Polytechnic University, Troy, New York. Troy, New York, USA: Rensselaer Polytechnic University, 2018. p. 37-37.Detail
KOVALČÍK, A.; KUČERA, D.; OBRUČA, S.; HUDEČKOVÁ, H.; MÁROVÁ, I. Biological valorization strategy for converting spent coffee grounds into biopolymers and chemicals. 7th meeting on Chemistry & Life 2018, September 12-14 2018. 2018. p. 26-26. ISBN: 978-80-214-5488-0.Detail
KOVALČÍK, A.; OBRUČA, S.; FRITZ, I.; MÁROVÁ, I. Polyhydroxyalkanoates: Their Importance and Future. BIORESOURCES, 2019, vol. 14, no. 2, p. 2468-2471. ISSN: 1930-2126.Detail
REJMONTOVÁ, P., KOVALČÍK, A., HUMPOLÍČEK, P., CAPÁKOVÁ, Z., WRZECIONKO, E., SÁHA, P. The use of fractionated Kraft lignin to improve the mechanical and biological properties of PVA-based scaffolds. RSC Advances, 2019, vol. 9, no. 1, p. 12346-12353. ISSN: 2046-2069.Detail
KUNDRÁT, V.; ČERNEKOVÁ, N.; KOVALČÍK, A.; ENEV, V.; MÁROVÁ, I. Drug Release Kinetics of Electrospun PHB Meshes. Materials, 2019, vol. 12, no. 12, p. 1-13. ISSN: 1996-1944.Detail
KOVALČÍK, A.; MIERNA, J.; VOSTREJŠ, P.; KALINA, M.; SEDLÁČEK, P.; ENEV, V.; OMASTOVA, M.; MÁROVÁ, I. Packaging Materials Based on Polyhydroxyalkanoates and Lignin Derived from grape Pomace. ETA, 2019. p. 1 (1 s.).Detail
KOVALČÍK, A.; KOVÁŘ, J.; KRZYŽÁNEK, V.; MACHOVSKÝ, M.; MÁROVÁ, I. Morphology and thermal degradation studies of PHB/acetylated lignin foils. Budapest: Frontiers in Polymer Science, 2019. p. 1 (1 s.).Detail
Hana Dugova, Stanislav Obruca, Zdenko Spitalsky, Adriana Kovalcik. Biotechnologická produkcia a porovnanie vlastností poly(3-hydroxybutyrátu-co-4-hydroxybutyrátu) s poly(3-hydroxybutyrátom). Studentská odborná konference, Chemie je život, 21. listopadu 2019, Sborník abstraktů. Brno, Česká Republika: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, 2019. ISBN: 978-80-214-5807-9.Detail
Hana Dugova, Stanislav Obruca, Zdenko Spitalsky, Adriana Kovalcik. Properties of P(3HB-co-4HB) produced by Cupriavidus malaysiensis by batch and fed-batch strategy. The Biomania Student Scientific Meeting, EUSYNBIOS Symposium 2019, 30th September - 1st October 2019. Brno, Czech Republic: Masaryk University Press, 2019. ISBN: 978-80-210-9373-7.Detail
Michaela Jakesova, Adriana Kovalcik. Využití hroznových výlisků pro bakteriální produkci biopolymeru. Studentská odborná konference, Chemie je život, 21. listopadu 2019, Sborník abstraktů. Brno, Česká Republika: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, 2019. ISBN: 978-80-214-5807-9.Detail
Radim Striz, Adriana Kovalcik, Falk Liebner, Michal Machovsky. Effect of carbon source on the microbial production of bacterial cellulose. Studentská odborná konference, Chemie je život, 21. listopadu 2019, Sborník abstraktů. Brno, Česká Republika: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, 2019. ISBN: 978-80-214-5807-9.Detail
Pavel Vostrejs, Julian Jaxel, Nadine Kohlhuber, Falk Liebner, Adriana Kovalcik. Preparation and properties of poly(3-hydroxybutyrate) aerogels. Studentská odborná konference, Chemie je život, 21. listopadu 2019, Sborník abstraktů. Brno, Česká Republika: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, 2019. ISBN: 978-80-214-5807-9.Detail
A. Kovalcik, P. Vostrejs, M. Machovsky, S. Obruca, Z. Spitalsky, M. Omastova, I. Marova. Examples of lignin valorization in polymer composites. Program, Agenda 26th Annual Meeting of the BioEnvironmental Society, 5-7. June 2019, Greenville, SC, USA. Clemson University, ICAR, Greenville, USA: 2019. p. 1 (1 s.).Detail
KOVALČÍK, A.; OBRUČA, S.; KALINA, M.; MACHOVSKY; M.; ENEV, V.; JAKEŠOVÁ, M.; SOBKOVÁ, M.; MÁROVÁ, I. Enzymatic Hydrolysis of Poly(3-hydroxybutyrate-co-Hydroxyvalerate) Scaffolds. Materials, 2020, vol. 13, no. 13, p. 1-21. ISSN: 1996-1944.Detail
KOVALČÍK, A.; SANGRONIZ, L.; KALINA, M.; SKOPALOVA, K.; HUMPOLÍČEK, P.; OMASTOVÁ, M.; MUNDIGLER, N.; MÜLLER, A. Properties of scaffolds prepared by fused deposition modeling of poly(hydroxyalkanoates). INTERNATIONAL JOURNAL OF BIOLOGICAL MACROMOLECULES, 2020, vol. 161, no. 1, p. 364-376. ISSN: 0141-8130.Detail
PERNICOVÁ, I.; NOVÁČKOVÁ, I.; SEDLÁČEK, P.; KOUŘILOVÁ, X.; KALINA, M.; KOVALČÍK, A.; KOLLER, M.; NEBESAROVA, J.; KRZYZANEK, V.; HRUBANOVA, K.; MÁSILKO, J.; SLANINOVÁ, E.; OBRUČA, S. Introducing the Newly Isolated BacteriumAneurinibacillussp. H1 as an Auspicious Thermophilic Producer of Various Polyhydroxyalkanoates (PHA) Copolymers-1. Isolation and Characterization of the Bacterium. Polymers, 2020, vol. 12, no. 6, p. 1-13. ISSN: 2073-4360.Detail
SEDLÁČEK, P.; PERNICOVÁ, I.; NOVÁČKOVÁ, I.; KOUŘILOVÁ, X.; KALINA, M.; KOVALČÍK, A.; KOLLER, M.; NEBESAROVA, J.; KRZYZANEK, V.; HRUBANOVA, K.; MÁSILKO, J.; SLANINOVÁ, E.; TRUDIČOVÁ, M.; OBRUČA, S. Introducing the Newly Isolated BacteriumAneurinibacillussp. H1 as an Auspicious Thermophilic Producer of Various Polyhydroxyalkanoates (PHA) Copolymers-2. Material Study on the Produced Copolymers. Polymers, 2020, vol. 12, no. 6, p. 1-18. ISSN: 2073-4360.Detail
VOSTREJŠ, P.; ADAMCOVÁ, D.; VAVERKOVÁ, M.; ENEV, V.; KALINA, M.; MACHOVSKÝ, M.; ŠOURKOVÁ, M.; MÁROVÁ, I.; KOVALČÍK, A. Active biodegradable packaging films modified with grape seeds lignin. RSC Advances, 2020, vol. 49, no. 1, p. 29202-29213. ISSN: 2046-2069.Detail
KOVALČÍK, A.; OBRUČA, S.; MÁROVÁ, I. Valorization of spent coffee grounds: A review. FOOD AND BIOPRODUCTS PROCESSING, 2018, vol. 110, no. 1, p. 104-119. ISSN: 0960-3085.Detail
Link
http://www.jcmm.cz/cz/adriana-kovalcik.html